壓電能量收集 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 厄爾圖剋（AlperErturk），[美] 英 著

圖書標籤:

• 壓電效應
• 能量收集
• 可再生能源
• 傳感器
• 低功耗
• 電子工程
• 材料科學
• 微能源
• 自供電
• 物聯網

店鋪： 文軒網少兒專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118101348

商品編碼：10127526739

齣版時間：2015-11-01

壓電能量收集 作  者:(美)厄爾圖剋(Alper Erturk),(美)英曼(Daniel J.Inman) 著；舒海生,趙丹,史肖娜 譯 定  價:99 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2015年11月01日 頁  數:330 裝  幀:平裝 ISBN:9787118101348 ●第1章壓電能量收集介紹
●1.1通過壓電轉換的振動能量收集
●1.2一個壓電能量收集係統的例子
●1.3壓電能量收集器的數學建模
●1.4綫性壓電理論摘要
●1.5全書總覽
●參考文獻
●第2章懸臂梁結構的基礎激勵問題和集中參數型機電模型的修正
●2.1懸臂薄梁橫嚮振動中的基礎激勵問題
●2.1.1一般基礎激勵下的響應
●2.1.2簡諧基礎激勵下的穩態響應
●2.1.3基礎簡諧激勵問題的集中參數模型
●2.1.4分布參數和集中參數模型預測的對比
●2.2橫嚮振動情況下對集中參數型基礎激勵模型的修正
●2.2.1集中參數模型的修正因子
●2.2.2末端質量對於修正因子的影響
●2.3修正因子驗證的實驗案例研究
●2.3.1基礎激勵下不帶末端質量的懸臂梁
●2.3.2基礎激勵下的帶末端質量的懸臂梁
●2.4縱嚮振動的基礎激勵問題及其集中參數模型的修正
●部分目錄

內容簡介

本書主要針對眾多能量收集方法中很為關鍵的一種即振動能量收集，麵嚮迅猛發展的自主式無綫應用對能源自供給的實際需求，詳細闡述瞭利用壓電換能技術實現振動能量收集的技術現狀和近期新發展。內容重點是不同形式激勵下壓電能量收集器的機電耦閤建模問題，從傳統的懸臂結構到更為復雜的非綫性結構。本書給齣瞭基於振動能量收集的多種構型，分彆建立瞭這些構型的解析和近似解析的分布參數機電耦閤模型，並進行瞭實驗驗證。 (美)厄爾圖剋(Alper Erturk),(美)英曼(Daniel J.Inman) 著；舒海生,趙丹,史肖娜 譯 厄爾圖剋，博士，佐治亞理工學院機械工程學院(George W．Woodruff)助理教授。從2008年起，他發錶瞭50餘篇論文，這些論文主要討論瞭振動能量收集技術中的壓電材料建模與應用問題。他還是美國機械工程師學會、美國航空航天學會、實驗力學學會和光學工程靠前學會的會員。2009年在弗吉尼亞理工學院獲得工程力學博士學位。
英曼，教授，弗吉尼亞理工學院智能材料係統與結構中心主任，機械工程係教授，布裏斯托大學機械工程係智能材料與結構學院教授。

《寂靜的饋贈：無形能量的捕獲與轉化》 在科技日新月異的今天，我們無時無刻不被一股股強大的能量所驅動，從點亮城市萬傢燈火的巨型發電站，到驅動我們掌中智能設備的微小電池。然而，在這些顯而易見的能源之外，我們生活的世界還充斥著無數“寂靜的饋贈”——那些被忽略、被浪費、甚至被視為噪聲的微弱能量。它們潛藏在每一次呼吸的微風中，每一次腳步的震動裏，甚至在人體的脈搏跳動中。如何將這些無形卻無處不在的能量捕獲，並轉化為我們可用的力量，是當前科技前沿探索的一個重要方嚮。《寂靜的饋贈：無形能量的捕獲與轉化》一書，便是帶領讀者深入瞭解並思考這一引人入勝的領域。 本書並非僅僅羅列枯燥的科學原理，而是以一種更加貼近生活、更具人文關懷的視角，來審視能量的本質和存在的形式。我們常常將能源與大規模的工業生産、化石燃料的消耗聯係在一起，卻很少去關注那些更加分散、更加個性化的能量來源。試想一下，當你行走在繁忙的街道上，每一次踏步都在地麵産生微小的壓力；當你享受海邊的微風拂麵，那輕柔的吹拂蘊含著動能；當你聆聽心跳的律動，那規律的搏動也在消耗著能量。這些微弱的能量，雖然單個個體微不足道，但匯聚起來，其潛力卻是不容小覷的。 《寂靜的饋贈》首先會帶我們迴顧人類對能源的認知曆程。從火的發現，到蒸汽機的轟鳴，再到核能的利用，我們對能量的駕馭能力不斷提升，但同時也付齣瞭巨大的環境代價。本書並非否定這些宏大的能源開發，而是旨在拓展我們對能量的視野，引導我們思考“微能量”在未來能源格局中的獨特價值。它將探討，在可再生能源蓬勃發展的當下，我們是否還有可能開闢一條全新的道路——一條更加綠色、更加可持續、更加貼近個體需求的能源獲取之路。 本書的第二個重要主題，是深入剖析各種“微能量”的來源及其物理機製。讀者將瞭解到，不僅僅是風能、太陽能這些我們熟知的可再生能源，還有許多我們日常生活中容易忽視的能量形式，例如： 機械振動與形變能： 車輛行駛産生的地麵震動、工業設備運行的機械噪聲、甚至是橋梁在風力作用下的擺動，都可以被轉化為電能。本書將詳細介紹不同類型的振動能量收集器，它們如何將這種周期性或隨機性的機械能轉化為穩定的電能輸齣。 熱能梯度： 隻要存在溫度差異，就有熱能的流動。從人體的體溫與環境的溫差，到工業廢熱的排放，這些“低品位”熱能同樣蘊含著轉化為電能的可能性。本書將探討熱電效應（如塞貝剋效應）及其在能量收集中的應用。 聲能： 城市中的噪音、工業生産的轟鳴，這些看似擾人的聲波，實際上也攜帶瞭大量的能量。本書將揭示聲能收集器的基本原理，以及如何利用聲波的壓力變化來發電。 射頻（RF）能量： 我們身邊的Wi-Fi信號、手機通信信號，實際上是電磁波，它們攜帶著能量。本書將探討如何通過射頻能量收集器，捕獲這些無處不在的無綫電波，為低功耗設備提供持續的電力。 生物能量： 人體運動産生的動能、體溫散發的熱能，甚至是生物體內的化學反應，都蘊含著能量。本書將探討如何利用這些生物能量，為可穿戴設備、植入式醫療器械等提供動力。 在介紹瞭各種能量來源之後，《寂靜的饋贈》將重點聚焦於能量收集技術的具體實現。本書將深入淺齣地介紹當前主流的能量收集技術，並對它們的工作原理、優缺點、以及在不同應用場景下的適用性進行詳盡的分析。 壓電效應（Piezoelectric Effect） 壓電材料是指在受到外力作用時，其內部會産生電荷分離，從而引起錶麵産生電勢差的材料。反之，在施加電場後，材料會發生形變。 應用： 壓電能量收集器（Piezoelectric Energy Harvester, PEH）是本書中的一個重要章節。我們將詳細探討不同壓電材料（如陶瓷、聚閤物、納米綫）的特性，以及如何設計和製造高效的壓電能量收集裝置。 具體形式： 討論壓電薄膜、壓電縴維、壓電圓盤等不同結構的能量收集器，它們如何針對不同的激勵源（如衝擊、振動、彎麯）進行優化。 與本書核心概念的關聯： 壓電效應是捕獲機械振動和形變能最直接、最成熟的技術之一。它能夠將我們日常生活中常見的機械運動轉化為可用的電能，為本書的“寂靜的饋贈”主題提供瞭有力的技術支撐。 電磁感應（Electromagnetic Induction） 當導體在磁場中運動，或者磁場發生變化時，會在導體中産生感應電動勢。 應用： 廣泛應用於發電機，但在微觀層麵，也可以用於收集微弱的振動能。本書將介紹微型電磁能量收集器，它們如何通過磁鐵和綫圈的相對運動來發電。 靜電感應（Electrostatic Induction） 利用電荷在導體之間的感應作用，通過改變導體之間的距離或相對位置，來産生電勢差。 應用： 介紹電容式能量收集器，它們在捕捉低頻振動方麵具有一定的優勢。 熱電效應（Thermoelectric Effect） 當兩種不同導體或半導體連接在一起，並且連接點之間存在溫度差時，會在導體中産生電動勢。 應用： 探討熱電發電機（TEG）的工作原理，以及如何利用環境中的溫差來發電，例如利用人體體溫、工業廢熱等。 摩擦納米發電機（Triboelectric Nanogenerator, TENG） 一種新興的能量收集技術，利用兩種不同材料之間的接觸-分離或滑動摩擦産生的靜電效應來發電。 優勢： TENG在低頻、非規律的機械運動以及柔性化設計方麵具有顯著優勢，為本書介紹的新型能量收集技術提供瞭一個激動人心的範例。 《寂靜的饋贈》並非僅僅局限於理論的探討，更將目光投嚮瞭能量收集技術的實際應用。本書將深入分析這些技術在不同領域的潛在價值和應用前景： 物聯網（IoT）設備供電： 隨著物聯網設備的指數級增長，傳統的電池供電方式將麵臨巨大的挑戰。能量收集技術可以為這些設備提供持續、可靠的電力，實現真正的“自供電”，無需頻繁更換電池，大大降低維護成本，並延長設備壽命。例如，智能傳感器、環境監測設備、無綫通信節點等。 可穿戴設備： 智能手錶、健康追蹤器、甚至植入式醫療設備，都可以通過收集人體運動、體溫等能量來延長續航時間，甚至完全擺脫電池的束縛，提高設備的便攜性和用戶體驗。 智能交通與基礎設施： 道路上的車輛壓力、橋梁的振動、風力渦輪機的擺動，都可以被收集起來，用於為交通信號燈、監控設備、路燈等供電，甚至為電網提供補充能源。 環境監測與科學研究： 在偏遠地區或難以部署電源的區域，能量收集技術可以為科學儀器、環境監測站提供可靠的電力，支持長期的數據采集和研究。 小型電子設備： 比如無綫鼠標、計算器、電子標簽等，都可以通過周圍環境中的微弱能量來供電，實現無綫的、長效的運行。 本書的另一重要貢獻在於，它不僅關注技術的進步，也思考瞭能量收集技術所帶來的社會和倫理意義。當個人和社區能夠更便捷地獲取和利用身邊的微弱能量時，能源的獲取將變得更加分散化和民主化。這將如何改變我們對能源的理解和使用習慣？它又將如何促進可持續發展，減少對傳統能源的依賴？本書將引導讀者進行深入的思考。 《寂靜的饋贈：無形能量的捕獲與轉化》是一本麵嚮廣泛讀者的書籍，它適閤對科技發展、可持續能源、以及未來生活方式感興趣的工程師、研究人員、學生，乃至任何關心我們賴以生存的地球和未來能源格局的普通讀者。本書將以清晰易懂的語言，生動的案例，以及嚴謹的科學分析，為讀者打開一扇認識“寂靜饋贈”的窗戶，讓我們重新審視我們身邊那些被忽略的能量，並為構建一個更加綠色、智能、自主的未來貢獻一份力量。它將激勵我們去發現、去創新，去將那些“寂靜的饋贈”，化為推動文明進步的強大動力。

評分☆☆☆☆☆

這本《壓電能量收集》的書，我最近纔翻閱瞭大概，雖然我不是這個領域的專業人士，但作為對新能源技術抱有濃厚興趣的普通讀者，我依然能感受到其中蘊含的巨大潛力和作者的用心。書的開篇就詳述瞭壓電效應的物理原理，這一點非常重要，因為它為後續章節的內容奠定瞭堅實的基礎。作者沒有迴避那些略顯晦澀的物理公式和模型，而是用一種循序漸進的方式，從宏觀的現象描述到微觀的粒子行為，逐步深入，這對於我這種初學者來說，極大地降低瞭理解門檻。特彆是關於壓電材料的種類、特性以及它們的製備方法，書中給齣瞭相當詳盡的介紹。我瞭解到，不同的壓電材料在能量收集效率、成本以及應用場景上都有著顯著的差異，這讓我對這個領域的研究廣度和深度有瞭初步的認識。更讓我印象深刻的是，作者並沒有止步於理論的講解，而是花瞭相當大的篇幅去探討實際應用中的挑戰和解決方案，比如如何提高能量轉換效率、如何設計更小型化、更可靠的能量收集裝置等等。這些內容都讓我覺得這本書不僅僅是理論的堆砌，更是充滿瞭實踐的智慧，為未來新能源的發展指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在拿到《壓電能量收集》這本書之前，我對壓電技術在能量收集方麵的應用認知非常有限，僅停留在一些碎片化的新聞報道和科普文章的層麵。然而，這本書的齣現，徹底刷新瞭我的認知。作者在書中對各種典型的壓電能量收集器進行瞭非常細緻的分類和介紹，從微型振動發電機到可穿戴設備中的能量收集方案，幾乎涵蓋瞭你能想到的所有可能應用場景。我特彆喜歡其中關於“智能環境監測”的章節，作者設想利用遍布於道路、橋梁等基礎設施中的壓電傳感器，將交通振動轉化為電能，不僅可以監測結構健康狀況，還能為傳感器自身供電，這簡直就是物聯網和綠色能源的完美結閤！此外，書中還討論瞭如何將壓電技術與物聯網、微機電係統（MEMS）等前沿技術融閤，構建更加智能、自主的能量收集係統。這些前瞻性的設想，讓我看到瞭一個充滿無限可能的未來，也激發瞭我對相關領域進一步學習的興趣。這本書的內容豐富且具有深度，對於想要瞭解壓電能量收集前沿技術和未來發展趨勢的讀者來說，絕對是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

接觸《壓電能量收集》這本書，讓我對這個看似小眾的技術領域産生瞭前所未有的好奇和敬意。作者在書中並未止步於基礎理論的闡述，而是將大量篇幅用於探討實際的工程化問題，這對於我這樣的愛好者來說，著實是一種福音。我尤其對書中關於“環境能量收集”章節中，如何利用壓電材料從不同的環境振動源中高效提取能量的探討感到著迷。書中詳細分析瞭不同振動源（如機械振動、聲波、甚至人體運動）的特性，以及如何針對這些特性設計最優的壓電能量收集器。例如，針對人體運動，作者介紹瞭幾種基於壓電薄膜和壓電縴維的柔性能量收集器，它們可以集成到衣物或鞋子中，為可穿戴設備提供源源不斷的電力。這讓我聯想到，未來也許我們可以擺脫充電綫的束縛，真正實現設備的“自給自足”。此外，書中還涉及瞭壓電能量收集器的可靠性、耐久性以及成本效益等方麵的分析，這些都是決定技術能否真正走嚮商業化應用的關鍵因素，作者的深入探討讓我對這項技術未來的發展前景有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我對《壓電能量收集》這本書的評價可以用“豁然開朗”來形容。之前我對壓電能量收集的瞭解，總感覺有些零散和模糊，而這本書就像一座橋梁，將我帶入瞭真正係統化的認知。作者在書中不僅解釋瞭壓電效應的基本原理，更重要的是，他深入剖析瞭在實際應用中，如何剋服能量收集效率低、輸齣不穩定等諸多瓶頸。我特彆喜歡書中關於“非綫性壓電能量收集”的部分，這是一種非常創新的思路，通過巧妙地設計壓電裝置，使其在寬泛的頻率範圍內都能有效地收集能量，這對於那些振動源頻率不確定的場景，比如人體運動或自然環境中的風力、水流，意義重大。書中還給齣瞭大量的案例分析，從微小的傳感器節點供電，到為智能設備提供輔助能源，這些鮮活的例子讓抽象的技術概念變得生動起來。此外，作者還對當前壓電能量收集領域的研究熱點和未來發展趨勢進行瞭預測，比如與納米技術、生物醫學工程的交叉融閤，這些內容都極具啓發性，讓我對這項技術在未來可能扮演的角色充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

我最近通讀瞭《壓電能量收集》這本書，坦白說，裏麵的內容給我留下瞭非常深刻的印象。作者在介紹壓電材料的機理時，並沒有僅僅停留在錶麵的描述，而是深入探討瞭晶體結構、疇壁運動以及電疇極化等微觀層麵的物理過程。通過大量的圖示和模型，我得以清晰地理解為什麼這些特殊的材料能夠將機械能轉化為電能。令人驚嘆的是，書中還詳細對比瞭不同壓電材料，如PZT、BaTiO3以及一些新型的無鉛壓電陶瓷，在性能上的優劣勢，並結閤實際應用需求，給齣瞭相應的選材建議。這一點對於工程師和研究人員來說，無疑是非常寶貴的參考。更讓我感到振奮的是，作者並沒有止步於材料的討論，而是將重點放在瞭能量收集係統的整體設計上。如何有效地捕獲和儲存壓電轉換産生的微弱電能，是這個領域麵臨的關鍵挑戰。書中對此的分析非常到位，涵蓋瞭從整流電路、儲能器件到功率管理策略等各個環節，並且提供瞭多種解決方案的優劣勢對比，這讓我對如何構建一個高效的壓電能量收集係統有瞭更全麵的認識。